基于目標(biāo)導(dǎo)向的《機(jī)械制造工程學(xué)》混合式教學(xué)實(shí)踐

郝敬賓，劉新華，楊海峰，劉昊，田憲華

（中國礦業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 徐州）

一 引言

《機(jī)械制造工程學(xué)》是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)主干課程，該課程以機(jī)械制造工藝為主線，講授零件機(jī)械加工過程中所涉及的原理、方法、裝備、工藝等基本知識，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決機(jī)械制造過程中實(shí)際工程問題的能力。我校在2018年機(jī)械工程專業(yè)國際工程教育認(rèn)證的過程中，對該課程的教學(xué)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重新修訂，減少了課堂教學(xué)學(xué)時(shí)（從40學(xué)時(shí)壓縮到32學(xué)時(shí)），加大了實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)（從8學(xué)時(shí)增加到了16學(xué)時(shí)），著重于培養(yǎng)學(xué)生加工工藝分析、工裝夾具設(shè)計(jì)、機(jī)器裝配調(diào)試等方面的工程實(shí)踐能力。在這一背景下，傳統(tǒng)課堂教學(xué)所面臨的問題就更加突出，主要體現(xiàn)在：1、課堂學(xué)時(shí)壓縮和教學(xué)內(nèi)容增多之間的矛盾；2、知識體系構(gòu)建和興趣愛好培養(yǎng)之間的矛盾；3、理論知識學(xué)習(xí)和實(shí)踐能力培養(yǎng)之間的矛盾；4、教師單一講授與師生交流互動之間的矛盾。

基于目標(biāo)導(dǎo)向的混合式教學(xué)是遵循OBE（Outcome based education，OBE）教育理念，以學(xué)生為本，采用逆向思維的方式進(jìn)行課程體系設(shè)計(jì)，充分利用線上教學(xué)平臺和課堂互動工具，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課前線上自主學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)知識內(nèi)化，課后鞏固拓展學(xué)習(xí)，有效完成課程既定的教學(xué)目標(biāo)[1-3]。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上加入線上自學(xué)環(huán)節(jié)，一方面，讓學(xué)生充分利用課余的零散時(shí)間進(jìn)行知識點(diǎn)的預(yù)習(xí)和鞏固；另一方面，通過線上學(xué)情分析，適時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，更有針對性地進(jìn)行教學(xué)知識內(nèi)化。采用線上線下混合式教學(xué)，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和過程參與度，滿足學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的不同需求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深入探索與拓展學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

二 《機(jī)械制造工程學(xué)》的課程教學(xué)目標(biāo)

《機(jī)械制造工程學(xué)》的課程總目標(biāo)是：通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本理論和基本方法，了解機(jī)械制造領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢，具備分析切削加工機(jī)理和切削加工過程現(xiàn)象的能力、設(shè)計(jì)零件工藝路線和選擇機(jī)床及工裝夾具的能力、機(jī)械加工質(zhì)量分析與質(zhì)量控制的能力，達(dá)到所學(xué)專業(yè)對畢業(yè)生知識結(jié)構(gòu)要求和解決機(jī)械制造工程中實(shí)際問題基本能力要求的培養(yǎng)目標(biāo)。遵循價(jià)值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授“三位一體”的教學(xué)理念[4]，將課程教學(xué)目標(biāo)進(jìn)一步分解為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價(jià)值目標(biāo)。

（一）知識目標(biāo)

掌握金屬切削加工過程的基本原理和基本規(guī)律；掌握金屬切削加工機(jī)床、刀具、夾具的基礎(chǔ)知識和基本理論；掌握機(jī)械加工質(zhì)量控制、工藝規(guī)程、機(jī)器裝配的基本方法；了解機(jī)械制造領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢。

（二）能力目標(biāo)

具備分析切削加工機(jī)理和切削加工過程現(xiàn)象的能力；能夠利用金屬切削加工的基本規(guī)律和工件表面的加工質(zhì)量要求，合理選擇切削條件、加工方法以及所需機(jī)床與刀具；能夠根據(jù)工件的定位原理，合理選擇定位方式和定位元件以及夾緊裝置；能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識，對中等復(fù)雜程度的零件進(jìn)行機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂。

（三）價(jià)值目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生國家意識、全球視野、自強(qiáng)不息的愛國精神；精益求精、勇于創(chuàng)新、高效務(wù)實(shí)的工匠精神；實(shí)事求是的科學(xué)素養(yǎng)；與人為善、互相尊重的團(tuán)隊(duì)意識。

三 基于目標(biāo)導(dǎo)向的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

以知識、能力和價(jià)值目標(biāo)為導(dǎo)向，將每個(gè)章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行目標(biāo)分類，明確學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)，借助線上教學(xué)資源和課堂互動工具，將線下課堂教學(xué)與線上平臺教學(xué)相結(jié)合，將教師課堂講授與學(xué)生在線互動相結(jié)合，以學(xué)生的學(xué)習(xí)成效為中心，進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)。

（一）以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)理念

以學(xué)生為中心的教學(xué)設(shè)計(jì)是以學(xué)生學(xué)習(xí)為主、教師講授為輔；將機(jī)械式、灌輸式的教師單向講授轉(zhuǎn)變?yōu)榛邮?、探究式的學(xué)生主動學(xué)習(xí)；以學(xué)習(xí)任務(wù)為明線，知識與技能、素質(zhì)培養(yǎng)為暗線，在知識傳授中做到能力培養(yǎng)和價(jià)值塑造。

根據(jù)課程的教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的知識儲備和現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境，合理劃分線上平臺教學(xué)與線下課堂教學(xué)的知識點(diǎn)，構(gòu)建線上自學(xué)與線下講授有機(jī)結(jié)合的知識體系。將基礎(chǔ)性的知識點(diǎn)放在線上教學(xué)平臺，學(xué)生自主安排時(shí)間完成課前預(yù)習(xí)；而將重點(diǎn)難點(diǎn)放在線下課堂教學(xué)，利用教學(xué)交互工具提升學(xué)生的過程參與度，采用啟發(fā)式、研討式或案例式教學(xué)，使學(xué)生完成知識內(nèi)化；最后將復(fù)習(xí)鞏固和拓展資料放在線上教學(xué)平臺，滿足學(xué)生對課程學(xué)習(xí)的不同需求。

（二）搭建完整的課程線上教學(xué)平臺

目前中國大學(xué)MOOC慕課、愛課程網(wǎng)以及國內(nèi)外高校的在線開放課程平臺，都有非常多的優(yōu)秀線上教學(xué)資源，可以合理選擇部分優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻，在課前推送給學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)。同時(shí)針對學(xué)生在課堂上重點(diǎn)難點(diǎn)的掌握情況，推送一些課后復(fù)習(xí)資料，幫助學(xué)生進(jìn)行重難點(diǎn)的知識鞏固。

本課程組在校級網(wǎng)絡(luò)在線課程建設(shè)項(xiàng)目的支持下，錄制完成了46個(gè)課程微視頻和6個(gè)實(shí)驗(yàn)微視頻，覆蓋全部章節(jié)的知識點(diǎn)，在學(xué)校在線開放課程平臺上搭建了該課程的SPOC課程。授課老師使用學(xué)習(xí)通APP可以將課前預(yù)習(xí)視頻和課后復(fù)習(xí)作業(yè)推送給選課的學(xué)生，并通過后臺可以實(shí)時(shí)了解學(xué)生們的線上學(xué)習(xí)情況。

（三）基于雨課堂的課堂互動式教學(xué)設(shè)計(jì)

使用雨課堂插件后，可以在PPT里插入答題、簽到、點(diǎn)名、互動等環(huán)節(jié)，原本單向輸出的電子幻燈片變成了可以互動交流的學(xué)習(xí)工具。雨課堂的使用非常簡單，老師只需要根據(jù)課堂教學(xué)的內(nèi)容設(shè)計(jì)和授課編排，在原本的PPT里實(shí)時(shí)插入答題頁面、簽到頁面、互動頁面等即可，授課時(shí)只要到達(dá)相應(yīng)頁面，即可進(jìn)行相應(yīng)的互動教學(xué)。

雨課堂通過后臺建課和學(xué)生信息導(dǎo)入，在課堂教學(xué)過程中，學(xué)生互動學(xué)習(xí)的記錄都會被記錄下來，并進(jìn)行課后總結(jié)分析，形成學(xué)期分析報(bào)告推送給授課老師。通過移動終端來加強(qiáng)與學(xué)生之間的課前、課上和課后的交流互動，及時(shí)掌握學(xué)生的到課情況和學(xué)習(xí)效果，有效提高該課程的教學(xué)效果。

四 線上線下混合式教學(xué)的實(shí)施過程

（一）明確學(xué)習(xí)任務(wù)目標(biāo)，完成教學(xué)活動設(shè)計(jì)

首先按照課程的教學(xué)計(jì)劃，合理安排線上學(xué)時(shí)和線下學(xué)時(shí)。然后將每個(gè)課次的教學(xué)目標(biāo)拆分為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和價(jià)值目標(biāo)，以此來進(jìn)行混合式教學(xué)的內(nèi)容編選和環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。以第五章“機(jī)械加工精度”的第一課次“零件加工精度與誤差”為例，本課次的知識目標(biāo)是掌握加工精度與誤差的概念、了解零件精度對使用性能的影響；能力目標(biāo)是能夠根據(jù)加工精度要求合理選擇加工方法，具備分析圖紙中精度標(biāo)注問題的能力；價(jià)值目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷、團(tuán)隊(duì)意識和工匠精神。

（二）推送線上微課程，學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)

利用學(xué)習(xí)通給學(xué)生布置課前預(yù)習(xí)視頻，學(xué)生在平臺上進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、在線測驗(yàn)和課前實(shí)踐練習(xí)；通過微信公眾平臺和學(xué)生進(jìn)行線上互動，跟蹤學(xué)習(xí)進(jìn)度、收集學(xué)生問題，并以此來調(diào)整課堂教學(xué)的編排。本課次在課前布置兩個(gè)微視頻課程（5.1 加工精度及其獲得方法、5.2 工藝系統(tǒng)的幾何誤差），讓學(xué)生提前在線學(xué)習(xí)完成，并設(shè)置在線討論題目：加工精度與加工誤差是一回事嗎？以此了解學(xué)生對課前預(yù)習(xí)知識的掌握情況。

（三）利用課堂互動工具，實(shí)現(xiàn)教學(xué)知識內(nèi)化

利用智慧教室和雨課堂進(jìn)行線下互動式教學(xué)，通過答題測驗(yàn)、小組討論、拓展訓(xùn)練、實(shí)踐操作讓學(xué)生將所學(xué)的知識內(nèi)化，轉(zhuǎn)變成技能和能力。本課次首先將學(xué)生事先分組落座，一起觀看國產(chǎn)和進(jìn)口軸承旋轉(zhuǎn)性能對比的視頻；然后進(jìn)行分組討論，什么原因造成產(chǎn)品質(zhì)量差異，請1-2個(gè)組的代表進(jìn)行發(fā)言；隨之引入精度與誤差的概念與區(qū)別，拿出幾份圖紙，讓學(xué)生從中找出精度標(biāo)注的地方，并解釋其含義；通過工程案例分析，講解如何根據(jù)零件特點(diǎn)和精度合理選擇加工方法；最后拿出往屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的圖紙，讓學(xué)生分組討論，指出圖紙中精度設(shè)計(jì)不合理或標(biāo)注不規(guī)范的地方，并提出修改意見。通過這樣“提問－討論－講授－測試”的方式螺旋式推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程，逐步強(qiáng)化學(xué)生對所學(xué)知識的內(nèi)化程度。

（四）采用過程考核評價(jià)，做好學(xué)情分析反饋

在整個(gè)混合式教學(xué)的實(shí)施過程中，通過小組討論、隨堂測試、線上測評、線下作業(yè)與實(shí)驗(yàn)等手段對學(xué)習(xí)情況進(jìn)行過程考核評價(jià)，課后通過雨課堂的學(xué)情報(bào)告分析學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行教學(xué)反思，提出下一步改進(jìn)方案。本課次講授存在的問題主要有：（1）講述的知識實(shí)踐性較強(qiáng)，學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)很難完全理解和掌握，需要通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)來鞏固這部分知識。在講到機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差和導(dǎo)軌誤差時(shí)，需要回顧下機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動原理。（2）工藝系統(tǒng)受力變形的情況比較復(fù)雜，在講解過程中需要進(jìn)行一些實(shí)例分析和計(jì)算驗(yàn)證。

五 結(jié)語

本課程目前已經(jīng)進(jìn)行了三年的線上線下混合式教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生普遍反映較好，線上自學(xué)的完成率很高，課堂互動明顯增強(qiáng)。以知識、能力和價(jià)值目標(biāo)為導(dǎo)向，合理使用線上教學(xué)資源和課堂互動工具，進(jìn)行混合式教學(xué)設(shè)計(jì)、內(nèi)容編選和平臺建設(shè)，并在課堂講授、工藝實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)自學(xué)等環(huán)節(jié)上進(jìn)行相應(yīng)的改革，確實(shí)為提高本課程的教學(xué)效果做出了有益的探索和實(shí)踐。通過教學(xué)反思和持續(xù)改進(jìn)，不斷提升混合式教學(xué)的效果，并授課過程中潛移默化地融入課程思政要素，激發(fā)學(xué)生的擔(dān)當(dāng)意識和愛國情懷，樹立學(xué)生正確的人生觀和價(jià)值觀。